ТулГУ побеждает в битве с микропластиком

Учёные Тульского государственного университета при поддержке Российского научного фонда (РНФ) готовятся совершить прорыв в экологическом мониторинге и помочь в борьбе с глобальным загрязнением микропластиком.

Исследователи из ТулГУ не первый год решают серьёзную экологическую проблему – загрязнение окружающей среды микропластиком. Сейчас анализировать крошечные частицы непросто: чтобы определить содержание пластика в почве, воде или воздухе, пробы нужно везти в лабораторию, что занимает время и требует серьёзных вложений. Поэтому учёные решили создать портативный прибор – биосенсор, который сможет быстро и точно обнаруживать микропластик прямо на месте: у реки, на берегу моря или в поле.

В 2026 году РНФ поддержал проект, посвящённый защите от крошечных частиц пластика размером меньше пяти миллиметров, рассказала старший научный сотрудник лаборатории биологически активных соединений и биокомпозитов ТулГУ, кандидат химических наук Анна Сергеевна Харькова.

- Они опасны тем, что по размеру похожи на планктон, поэтому водные обитатели легко их проглатывают, - объяснила она. – Затем микропластик накапливается в природе и движется по пищевой цепи: от мелких организмов к более крупным, в том числе может попадать к человеку. Этот загрязнитель уже обнаружен повсюду: в морской воде и реках, в прибрежных зонах и донных отложениях, в воздухе и даже в живых организмах.

Принцип работы будущего устройства основан на использовании специальных пептидов – коротких цепочек белков, способных «цепляться» за частицы пластика (полиэтилена, полипропилена, полистирола). Эти пептиды особым образом модифицируют с помощью редокс‑активных компонентов, чтобы отслеживать связь пептида с микропластиком через изменение электрического тока в приборе. Когда пептид связывается с частицей микропластика, нарушается перенос электронов и меняется базовый ток – это и служит сигналом обнаружения.

В рамках проекта учёные планируют изучить, как работает такой биосенсор с применением различных методов, включая импедансную спектроскопию и циклическую вольтамперометрию – для измерения скорости и эффективности реакции, сканирующую электронную микроскопию – чтобы рассмотреть структуру поверхности электрода, ИК‑ и КР‑спектроскопию – для определения типа и размера частиц микропластика в пробах.

- Для тестирования мы используем пробы воды и донных отложений из шести рек Тульской области, которые испытывают сильную антропогенную нагрузку, - продолжила А.С. Харькова. – Сейчас достоверных данных о загрязнении микропластиком нет, поэтому результаты исследования будут особенно ценными. С помощью спектроскопии мы определим химическую природу микропластика и размер частиц, а затем сравним данные с результатами других методов – чтобы убедиться в точности нашего биосенсора.

Компактный прибор для быстрого анализа микропластика в окружающей среде смогут использовать лаборатории экологического мониторинга и коммерческие организации, занимающиеся анализом состояния природы. Технология поможет эффективнее контролировать загрязнение рек, озёр, почв и прибрежных зон, а подход с биотопливным элементом задаст новый стандарт экологичной утилизации компонентов измерительных устройств, рассчитывают в ТулГУ. В перспективе результаты исследования послужат основой для создания новых технологий борьбы с пластиковым загрязнением планеты.

Научная группа уже имеет опыт создания биосенсоров и работы с биомолекулами, располагает доступом к современному оборудованию и сотрудничает с ведущими институтами РАН. Результаты исследований будут использованы для подготовки магистерских и кандидатских диссертаций сотрудников молодёжных лабораторий ТулГУ, а для А.С. Харьковой они станут основой докторской диссертации.

Дмитрий Литвинов